离子液体与5-羟甲基糠醛及其衍生物相互作用的红外和核磁光谱研究
发布时间：2017-08-08 16:43
本文关键词：离子液体与5-羟甲基糠醛及其衍生物相互作用的红外和核磁光谱研究
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【摘要】：源于生物质的5-羟甲基糠醛(5-HMF)已被视为一种重要的绿色平台化合物,被广泛应用于精细化学品和生物燃料的制造。离子液体(IL_s)作为反应介质或催化剂在生物质转化制备5-HMF的过程中表现出了优异的性能。然而,从IL_s中分离出5-HMF是非常困难的,这使IL_s在制备5-HMF的应用中陷入了技术瓶颈。为了解决这一问题,从分子水平上认识IL_s与5-HMF间的相互作用是至关重要的。基于此,本文作为国家自然科学基金项目(NO.21573060)的一部分,较系统地研究了离子液体阴离子的类型、阳离子的结构对离子液体与5-HMF及其衍生物之间氢键相互作用的的影响,分析了氢键相互作用的位点和作用方式,主要研究内容如下:1.在293K下,利用FTIR和~1H NMR技术研究了[Bmim][CH_3COO]、[Bmim][CF_3COO]、[Bmim][C_2H_5COO]、[Bmim][HSO_4]、[Bmim][NO_3]、[Bmim][CH_3OSO_3]、[Bmim][OTf]、[Bmim][N(CN)_2]、[Bmim][BF_4]等9种离子液体与5-HMF的氢键相互作用,分析了离子液体阴离子的类型对离子液体与5-HMF氢键相互作用的影响。实验结果表明,离子液体阴离子与5-HMF形成氢键能力的大小顺序为:[CH_3COO]-,[C_2H_5COO]-[HSO_4]-[CF_3COO]-[NO_3]-[N(CN)_2]-[CH_3OSO_3]-[OTf]-[BF_4]-。2.在293K下,以[BuPy][NO_3]、[Py_(14)][NO_3]、[PP_(14)][NO_3]、[(Bu)_3NH][NO_3]等4种离子液体为研究对象,利用FTIR和1H NMR技术研究了5-HMF与这些离子液体的氢键相互作用,分析了离子液体阳离子的结构对离子液体与5-HMF氢键相互作用的影响。实验结果表明,阳离子与5-HMF氢键作用的强弱顺序为:[Py_(14)]+[PP_(14)]+[BuPy]+[Bmim]+[(Bu)_3NH]+。3.在293K下,采用FTIR和~1H NMR技术研究了上述9种咪唑类离子液体与2,5-二甲基呋喃(2,5-DMF)、5-甲基糠醛(5-MF)和2,5-呋喃二甲醇(2,5-DHMF)的相互作用和4种不同阳离子结构的离子液体与5-MF的相互作用,分析了离子液体阴离子的类型和阳离子的结构对离子液体与5-HMF衍生物相互作用的影响。研究发现,离子液体与2,5-DMF无明显的相互作用。而对于IL/5-MF体系来说,其主要相互作用归结为离子液体咪唑环上的C_2-H键和C_(4,5)-H键的H原子与C=O键的O原子形成的氢键。在IL/2,5-DHMF体系中,其主要相互作用为离子液体阴离子与O-H的H原子形成的氢键,且形成的氢键弱于2,5-DHMF自身的氢键。阳离子与5-MF氢键作用的强弱顺序为:[Py_(14)]~+[PP_(140]~+[BuPy]~+[Bmim]~+[(Bu)_3NH]~+。
【关键词】：5-羟甲基糠醛及衍生物 离子液体 氢键作用 核磁共振氢谱 红外光谱
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-11
- 第一章 绪论11-19
- 1.1 5-羟甲基糠醛11-12
- 1.2 离子液体的概述12-14
- 1.2.1 离子液体的种类12-13
- 1.2.2 离子液体的合成13-14
- 1.2.3 离子液体的应用14
- 1.3 离子液体介导的5-HMF制备14-17
- 1.3.1 离子液体作为溶剂制备5-HMF14-15
- 1.3.2 离子液体作为催化剂制备5-HMF15-16
- 1.3.3 离子液体既作溶剂又作催化剂制备5-HMF16
- 1.3.4 5-HMF的萃取分离16-17
- 1.4 本文研究的意义和主要内容17-19
- 第二章 阴离子类型对咪唑类离子液体与5-HMF相互作用的影响19-31
- 2.1 引言19
- 2.2 实验部分19-20
- 2.2.1 主要试剂19
- 2.2.2 主要仪器19-20
- 2.2.3 实验方法20
- 2.2.4 样品溶液的配制20
- 2.3 结果与讨论20-30
- 2.3.1 5-HMF和离子液体间的相互作用的ATR-FTIR研究20-26
- 2.3.2 离子液体与5-HMF之间氢键相互作用的~1H NMR研究26-30
- 2.4 小结30-31
- 第三章 阳离子的结构对离子液体与5-HMF相互作用的影响31-39
- 3.1 引言31
- 3.2 实验部分31-32
- 3.2.1 主要试剂31
- 3.2.2 主要仪器31
- 3.2.3 实验方法31
- 3.2.4 样品溶液配制31-32
- 3.3 结果与讨论32-38
- 3.3.1 5-HMF和阳离子不同的离子液体间的相互作用的FTIR分析32-34
- 3.3.2 离子液体与5-HMF之间氢键相互作用的~1H NMR研究34-38
- 3.4 小结38-39
- 第四章 离子液体与5-HMF衍生物的相互作用研究39-55
- 4.1 引言39
- 4.2 实验部分39-40
- 4.2.1 主要试剂39-40
- 4.2.2 主要仪器40
- 4.2.3 实验方法40
- 4.2.4 样品溶液的配置40
- 4.3 结果与讨论40-53
- 4.3.1 咪唑类离子液体与2,5-DMF的相互作用研究40-42
- 4.3.2 咪唑类离子液体与2,5-DHMF的相互作用研究42-45
- 4.3.3 咪唑类离子液体与5-MF体系相互作用的研究45-48
- 4.3.4 [Bmim][NO_3]与5-HMF及其衍生物相互作用的比较48
- 4.3.5 阳离子不同的离子液体与5-MF体系相互作用的研究48-53
- 4.4 本章小结53-55
- 第五章 结论与展望55-57
- 参考文献57-65
- 附录65-90
- 致谢90-91
- 攻读学位期间发表的学术论文目录91-92
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本文编号：640987
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